查 明,龐雄奇,楊少春,朱筱敏,林承焰,柳廣弟
(1.中國石油大學地球科學與技術(shù)學院,山東青島 266580;2.中國石油大學地球科學學院,北京 102249)
中國石油大學“礦產(chǎn)普查與勘探”學科(以下簡稱本學科)源于1953年建立的北京石油學院石油地質(zhì)與勘探專業(yè),同年在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下培養(yǎng)研究生,1978年石油地質(zhì)專業(yè)開始恢復(fù)招收研究生,1981年建立石油地質(zhì)與勘探碩士學科點,1986年建立煤田、油氣地質(zhì)與勘探博士學科點,2002年“礦產(chǎn)普查與勘探”學科被批準為國家重點學科。經(jīng)過60年數(shù)代人的建設(shè),特別是經(jīng)過“九五”、“十五”、“十一五”和“211”工程建設(shè),本學科已經(jīng)形成了完善的、具有石油特色和優(yōu)勢的學科體系,形成了一支實力雄厚、梯隊合理、學術(shù)水平高的學術(shù)團隊,擁有完善和先進的教學科研基礎(chǔ)設(shè)施,人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提高,科研創(chuàng)新實力顯著增強,社會服務(wù)能力明顯提升,在科學研究和人才培養(yǎng)等方面取得了一批重大成果和顯著成績。經(jīng)過長期建設(shè),本學科在沉積盆地動力學與盆地構(gòu)造、油氣形成與分布、油氣資源評價、沉積地質(zhì)與沉積礦產(chǎn)預(yù)測等方面形成了油氣特色鮮明的研究方向和學科優(yōu)勢,在國內(nèi)外贏得了良好的學術(shù)聲譽。近10年來(2003—2013年),本學科突出油氣勘探特色,注重內(nèi)涵發(fā)展和科技創(chuàng)新,努力建設(shè)一流國家重點學科,在科學研究、平臺建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面取得了顯著建設(shè)成效,為國家經(jīng)濟社會發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻。
近10年來,本學科堅持“突出特色,內(nèi)涵發(fā)展,發(fā)揮優(yōu)勢,立足創(chuàng)新”的總體思路,針對油氣資源與探測不同領(lǐng)域的重大前沿科學問題和關(guān)鍵技術(shù)難題,開展科技攻關(guān),共完成了國家“973”項目(課題)、國家“863”課題、國家自然科學基金項目、國家科技攻關(guān)項目(課題)、國家重大油氣專項課題等國家級項目(課題)60多項。同時還承擔了大量的與中國石油工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目;在沉積盆地動力學與盆地構(gòu)造、油氣形成與分布、油氣資源評價、沉積地質(zhì)與沉積礦產(chǎn)預(yù)測等4個穩(wěn)定的研究方向取得顯示度很高的創(chuàng)新性成果。
本學科成功實施了中國油氣勘探領(lǐng)域第一個“973”項目“中國典型疊合盆地油氣形成富集與分布預(yù)測”,與中石化合作開展了四川盆地碳酸鹽巖油氣成藏機制研究,通過對塔里木盆地和四川盆地的系統(tǒng)研究和大量模擬實驗,取得了理論和應(yīng)用突破[1-4]:①首次基于大規(guī)模實驗和數(shù)值模擬理論分析,建立了疊合盆地碳酸鹽巖油、氣源巖分級評價方法和指標體系;②建立了中國疊合盆地海相烴源巖的4種分布預(yù)測模式,為海相碳酸鹽巖層系烴源巖預(yù)測提供了理論基礎(chǔ);③闡明了疊合盆地深埋條件下優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層形成的“三元控儲”機制;④構(gòu)建了多元供烴、構(gòu)造控聚、相態(tài)轉(zhuǎn)換、早期深埋、晚期調(diào)整的成藏模式,為塔里木盆地的油氣勘探和四川盆地普光大氣田的發(fā)現(xiàn)做出了重要貢獻。
基于以上創(chuàng)新性研究發(fā)表SCI收錄論文30余篇,相關(guān)成果已成功應(yīng)用于多個盆地的油氣勘探,取得了重大社會和經(jīng)濟效益;“海相深層碳酸鹽巖天然氣成藏機理、勘探技術(shù)與普光大氣田的發(fā)現(xiàn)”獲2006年度國家科技進步一等獎。由于本“973”項目的成功實施,2006和2012年本學科作為第一承擔單位和項目首席科學家單位又成功申請了第二個和第三個國家“973”項目“中國西部典型疊合盆地油氣成藏機制與分布規(guī)律”和“中國西部疊合盆地深部油氣復(fù)合成藏機制與富集規(guī)律”。
本學科在省部級和國家自然科學基金資助下,采用典型油氣藏解剖、成藏要素精細刻畫、主控因素定量統(tǒng)計、成藏過程物理模擬和數(shù)值模擬相結(jié)合方法,攻克了石油地質(zhì)研究難題[5-10]:①闡明了油氣通過優(yōu)勢通道運移的動力學機制和控制因素,建立了基于烴源灶、流體輸導(dǎo)格架和能量場三位一體綜合分析的油氣運移路徑預(yù)測模型;②發(fā)現(xiàn)并證明了油氣非穩(wěn)態(tài)成藏過程,揭示了非穩(wěn)態(tài)流體流動和油氣成藏的動力學類型、驅(qū)動機制和地質(zhì)——地球化學識別標志;③成功開展了深盆氣成藏過程的模擬實驗,闡明了深盆氣的成藏機制,建立了動力學預(yù)測模型。
基于以上創(chuàng)新性研究發(fā)表論文97篇,其中SCI收錄20余篇,EI收錄30余篇。研究成果分別獲2003年中國高等學校十大科技進展和2004年國家科技進步二等獎。
本學科在國家“十五”攻關(guān)項目、國家自然科學基金項目及中石油、中石化攻關(guān)等項目的資助下,圍繞隱蔽油氣藏成藏機制、資源評價及預(yù)測技術(shù)展開了系統(tǒng)研究,取得了創(chuàng)新性成果[11-16]:①對陸相湖盆的演化特點進行了系統(tǒng)分析,在可容空間及基準面的變化、準層序的邊界識別、測井成因?qū)有蚍治鲆约皩有虻貙訉W在風成環(huán)境、河流沖積環(huán)境、隱蔽油氣藏的預(yù)測等方面有新的突破;②建立了陸相斷陷盆地不同區(qū)帶的油氣成藏模式,為剩余油氣資源預(yù)測提供了理論依據(jù);③提出了隱蔽圈閉形成發(fā)育和分布規(guī)律的主控因素及其基本地質(zhì)模式,指出構(gòu)造演化史和沉積體系轉(zhuǎn)換是控制隱敝圈閉形成和發(fā)育的決定性因素;④揭示了巖性油藏三元復(fù)合成因機制,并建立了砂巖透鏡體油氣充滿度和含油氣飽和度與主控因素定量關(guān)系模式,為鉆探目標優(yōu)選提供了理論指導(dǎo);⑤形成了陸相斷陷盆地老區(qū)油氣挖潛勘探的理論體系和方法系列。
基于以上創(chuàng)新性研究在《Journal of Petroleum Science and Engineering》、《中國科學》等著名科技期刊上發(fā)表論文80余篇,其中SCI、EI、ISTP三大檢索系統(tǒng)收錄36篇次;在濟陽坳陷中成功預(yù)測了最有利勘探方向3個、最有利勘探區(qū)帶14個和最有利勘探目標35個。相關(guān)研究成果獲2004年國家科技進步一等獎和2005年國家科技進步二等獎。
中國油氣資源評價方法與國外有比較大的差距,長期以來不能與國際接軌。本學科與相關(guān)單位合作在油氣資源評價方法、油氣資源評價系統(tǒng)和海外油氣勘探戰(zhàn)略選區(qū)等領(lǐng)域開展了深入研究,取得了創(chuàng)新性研究成果[17-18]:①建立了包括成因法、類比法和統(tǒng)計法在內(nèi)的油氣資源評價方法體系,實現(xiàn)了中國油氣資源評價方法的整體更新;②構(gòu)建了國家級油氣資源評價數(shù)據(jù)庫,開發(fā)集成了相關(guān)評價方法軟件,形成了一體化的油氣資源評價系統(tǒng);③系統(tǒng)開展了亞洲主要含油氣盆地的油氣資源評價,提出了不同類型原型盆地控制烴源巖發(fā)育,多旋回疊合盆地控制油氣成藏過程和保存條件的新認識[19],指出了中國開拓海外的重點勘探戰(zhàn)略目標區(qū)帶。
相關(guān)創(chuàng)新性研究成果“油氣資源評價新技術(shù)與油氣勘探效果”獲2005年國家科技進步二等獎,“亞洲石油地質(zhì)特征與戰(zhàn)略選區(qū)”獲2006年國家科技進步二等獎。
本學科在“973”項目、國家重大油氣專項等項目的支持下,通過對十幾個重要含油氣盆地與探區(qū)的研究,取得了重要創(chuàng)新性成果[20-22]:①創(chuàng)建了凹槽區(qū)油氣富集機制與模式,揭示了凹槽區(qū)油氣成藏的主控因素;②建立了斷裂控藏機制與模式,將渤海海域油氣成藏模式歸結(jié)為遠源凸起大面積側(cè)向匯聚等三類,預(yù)測了渤海海域三個勘探區(qū)帶并已獲得油氣發(fā)現(xiàn);③建立了疊合盆地油氣輸導(dǎo)體系的類型和結(jié)構(gòu)模式,提出了不整合、斷裂帶輸導(dǎo)能效定量評價模型,有效地指導(dǎo)了準噶爾盆地勘探目標的選擇;④闡明了天然氣高效成藏的機制與控制因素,提出了天然氣高效成藏的定量評價方法及新指標;⑤提出了臨界成藏新理論觀點,解決了資源評價中有效源巖判別、主要成藏時間厘定、油氣分布預(yù)測等地質(zhì)難題。
以上創(chuàng)新性成果在中國東部、西部地區(qū)應(yīng)用確定出15個新的資源領(lǐng)域、360個新的有利區(qū)帶和500個新的有利目標,探井成功率平均較原有方法提高20%。相關(guān)成果獲得國家科技進步二等獎4項,教育部科技進步一等獎2項,其他省部級科技進步一等獎3項,出版專著10余部,發(fā)表論文400多篇。
以國家重大油氣專項課題為依托,針對中國特高含水、(特)低滲透、特(超)稠油、復(fù)雜斷塊、構(gòu)造-巖性復(fù)合等復(fù)雜油氣藏開采面臨的強非均質(zhì)性、地質(zhì)模型不確定性及剩余油形成與分布高度復(fù)雜性等重大開發(fā)地質(zhì)理論問題與關(guān)鍵性技術(shù)難題開展研究,取得重要創(chuàng)新性成果[23-26]:①創(chuàng)立了基于陸相地震沉積學、非均質(zhì)綜合指數(shù)、儲層構(gòu)型解剖的新一代復(fù)雜油藏非均質(zhì)表征方法和技術(shù),使儲層構(gòu)型表征精度高于微相級;②創(chuàng)新復(fù)雜斷塊區(qū)油藏成因理論,建立了“因油氣藏而異”的地質(zhì)建模方法,形成了基于流動單元及儲層構(gòu)型的復(fù)雜油藏地質(zhì)建模及動態(tài)模型實時跟蹤技術(shù);③建立了不同構(gòu)造變形場的致密儲層裂縫發(fā)育模式和非均質(zhì)巖層的巖石破裂模型,形成了地質(zhì)、測井和地震相結(jié)合的單井裂縫定量評價、井間裂縫定量預(yù)測和開發(fā)地質(zhì)評價技術(shù),在川西、中原裂縫性致密氣藏、長慶低滲透油藏開發(fā)中取得了很好成效。
上述研究成果為改善復(fù)雜油氣藏開發(fā)效果、提高采收率提供了理論指導(dǎo)和最為廣泛的技術(shù)支持。相關(guān)成果獲得國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步一等獎3項;授權(quán)和申請專利各2項;發(fā)表論文80余篇,其中被 SCI、EI收錄40篇;出版專著6部。
圍繞沉積盆地形成演化過程中的熱動力學與油氣成藏史重建等科學問題,在多項國家自然科學基金、國家“973”和教育部重大項目等的資助下開展了系統(tǒng)深入的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和國際合作,建立了沉積盆地熱演化和油氣運移示蹤新方法[27-28]。取得重要創(chuàng)新性成果:①創(chuàng)建了適用于海相盆地熱歷史恢復(fù)的有效古溫標方法,建立了多種古溫標耦合和同步反演恢復(fù)沉積盆地熱歷史的方法,解決了疊合盆地生烴史分析和烴源灶預(yù)測的關(guān)鍵難題;②系統(tǒng)、定量恢復(fù)了塔里木盆地和渤海海域的熱歷史和主要供烴灶演化與分布特征;③發(fā)現(xiàn)并論證二苯并噻吩是石油充注成藏過程的有效分子示蹤標志,揭示了油氣充注的方向和途徑;④完善了精確厘定油氣成藏期次與時間的方法系列,厘定了塔河油田油氣成藏充注時間。
上述創(chuàng)新性成果解決了烴源巖受熱生烴——烴源巖灶——運移優(yōu)勢通道及其示蹤等成藏過程研究的一系列方法問題,為四川盆地東北部的天然氣勘探、塔河油田向南拓展、塔河油田南部石炭系的勘探突破提供了科學依據(jù)。
相關(guān)研究成果獲國家自然科學二等獎1項,在《AAPG Bulletin》、《Marine and Petroleum Geology》、《Organic Geochemistry》等國內(nèi)外著名刊物上發(fā)表論文,被SCI收錄20篇,EI收錄12篇。
綜上所述,本學科注重內(nèi)涵發(fā)展和科技創(chuàng)新,取得了顯著成效,突顯了油氣勘探特色和學科優(yōu)勢。從2003年到2013年,本學科共獲得國家科技進步一等獎2項,國家科技進步二等獎9項,國家自然科學二等獎1項,省部級科技進步獎和自然科學一等獎25項、二等獎30項;共發(fā)表三大檢索學術(shù)論文761篇,其中SCI收錄論文241篇、EI收錄論文491篇、ISTP收錄論文29篇,出版學術(shù)專著57部。
通過高層次人才引進與校內(nèi)培養(yǎng)相結(jié)合的方式,積極吸引和培養(yǎng)高層次人才,充實學術(shù)隊伍。經(jīng)過多年的建設(shè),本學科形成了一支年齡、職稱、學歷、學緣結(jié)構(gòu)合理的高水平學術(shù)團隊,擁有一批學術(shù)造詣深、具有一定國際影響力、國內(nèi)知名度高的學術(shù)帶頭人。在教師隊伍中,86%具有博士學位,有教授60人,其中中國科學院院士1人(另聘任院士4人),俄羅斯自然科學院院士1人,長江學者計劃特聘教授1人,國家杰出青年基金獲得者2人,“973”首席科學家1人,國家百千萬人才工程第一、二層次人選4人,國家級教學名師2人,教育部新世紀優(yōu)秀人才8人,教育部高校青年教師獎1人,李四光地質(zhì)科學獎2人,山東省、北京市教學名師獎獲得者5人。
值得一提的是,“油氣地質(zhì)與勘探”研究團隊緊緊圍繞中國復(fù)雜油氣藏勘探中的關(guān)鍵問題開展科研攻關(guān),先后在油氣儲層地質(zhì)與預(yù)測、油氣藏形成與分布、油氣資源探測方法與技術(shù)、油氣藏描述等方面取得了一系列研究成果,部分研究領(lǐng)域取得了重大突破,形成了研究特色和優(yōu)勢。該團隊2008年入選首批山東省優(yōu)秀創(chuàng)新團隊,并被山東省人民政府記集體一等功。
本學科非常重視平臺建設(shè),近10年來,先后建成“油藏地質(zhì)”山東省重點實驗室、“石油天然氣成藏機理”教育部重點實驗室和“油氣資源與探測”國家重點實驗室,構(gòu)筑起了承擔國家重大科學任務(wù)的學科平臺,對中國石油行業(yè)的科技進步起到了重要的支撐作用。
自2007年“油氣資源與探測”實驗室被批準進入國家重點實驗室建設(shè)行列以來,先后投資近5000萬元引進或研制了碳酸鹽膠結(jié)物碳氧穩(wěn)定同位素分析系統(tǒng)、有機元素分析儀、二維質(zhì)譜儀、現(xiàn)代沉積測試系統(tǒng)、地殼深部結(jié)構(gòu)觀測系統(tǒng)等多套大型儀器設(shè)備,已形成了三大系列的分析測試和數(shù)據(jù)處理能力:①自主研制了一系列大型模擬系統(tǒng);②具備較強的海量數(shù)據(jù)處理能力和復(fù)雜過程數(shù)值模擬能力;③較強的高精度分析測試能力,有效提升了實驗室測試水平。形成了具有國際先進水平的油氣資源與探測實驗平臺,促進了學科建設(shè)深度發(fā)展。2010年,“油氣資源與探測”國家重點實驗室順利通過了國家科技部組織的評估和驗收,目前實驗室儀器設(shè)備總值超過1億元,實驗室面積達到5150 m2,其中本學科相關(guān)實驗室面積達到4 320 m2,成為本學科最重要的科技創(chuàng)新平臺。
本學科特別重視人才創(chuàng)新意識培養(yǎng),加強人才培養(yǎng)能力建設(shè)和人才培養(yǎng)的國際化,開辦全英文國際研究生班。經(jīng)過近10年的建設(shè),本學科人才培養(yǎng)水平顯著提高,構(gòu)筑起“礦產(chǎn)普查與勘探”學科從本科生到博士研究生不同層次的人才培養(yǎng)體系,編著各類教材12部,其中包括“十五”、“十一五”國家級規(guī)劃教材5部,建成國家級精品課程4門,網(wǎng)絡(luò)教育國家級精品課程1門,省部級精品課程12門,2人獲國家級教學名師獎,5人獲省部級教學名師獎。資源勘查工程專業(yè)核心課程教學團隊和地質(zhì)工程專業(yè)教學團隊入選國家級教學團隊;先后獲得國家級優(yōu)秀教學成果獎(2項)、山東省優(yōu)秀教材一等獎、全國石油高校優(yōu)秀教材獎等獎勵。在學生培養(yǎng)目標、培養(yǎng)體系、課程建設(shè)、實驗室建設(shè)、教材建設(shè)、實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面形成了特色和品牌,取得了顯著成效,并被社會廣泛認同,學生就業(yè)率在90%以上。
近10年來,共授予博士學位437人,授予碩士學位1755人。與10年前相比人才培養(yǎng)能力大幅度提高,研究生發(fā)表學術(shù)論文的數(shù)量和水平明顯提升,2人獲全國優(yōu)秀博士學位論文提名獎。
近10年來,本學科全面加強了國內(nèi)外學術(shù)交流與合作,成功主辦了“第五屆油氣成藏機理與油氣資源評價國際學術(shù)研討會”、“國際非常規(guī)油氣勘探開發(fā)大會”、“油氣勘探理論與技術(shù)發(fā)展國際研討會”、“中國油氣勘探六大領(lǐng)域進展、經(jīng)驗及技術(shù)研討會”等大型學術(shù)會議。
根據(jù)學校的國際化戰(zhàn)略,本學科在教師出國進修和參加國際學術(shù)會議與國際合作研究、聘請外籍專家來校講課或舉行講座、與國外大學聯(lián)合培養(yǎng)研究生、開辦全英文國際研究生班等方面進行了廣泛的國際合作。近10年來本學科與美國、德國、英國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、挪威等國家的大學和研究機構(gòu)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系,取得了顯著成效。例如與美國地質(zhì)調(diào)查局丹佛聯(lián)邦中心開展了油氣資源評價方法和非常規(guī)油氣藏成藏機制的合作研究,達成了多項合作研究協(xié)議,相關(guān)成果已在資源評價領(lǐng)域的重要國際期刊發(fā)表,在完善和改進油氣可采資源量評價參數(shù)等方面發(fā)揮了重要作用。
據(jù)不完全統(tǒng)計,近10年來本學科人員參加國內(nèi)重大、重要學術(shù)會議300多人次,先后有40余人次到上述國外大學和研究機構(gòu)進行學術(shù)交流、進修、科研合作等,有40多位外國專家教授來校講學和科研合作,加強了國際聯(lián)系,提高了本學科的知名度和影響力。
近年來,世界各發(fā)達國家非常重視開拓新的油氣勘探領(lǐng)域[29],從簡單盆地和地理條件好的地區(qū)向復(fù)雜盆地和地理條件惡劣的地區(qū)發(fā)展,從淺層向深層發(fā)展。勘探目標從構(gòu)造圈閉向復(fù)雜隱蔽的地層圈閉、巖性圈閉、深盆圈閉等發(fā)展。勘探地區(qū)從單一的陸上淺層,發(fā)展到沙漠、極地、深層、灘海和廣闊的大陸架海域以及深海海域等。剩余油挖潛由常規(guī)油藏向特高含水、低滲透、裂縫性、稠油等復(fù)雜油藏類型拓展。已有的油氣地質(zhì)與勘探理論和技術(shù)不能解決中國復(fù)雜油氣勘探新問題,急需新理論和新技術(shù)支撐。復(fù)雜條件油氣成藏理論、探測技術(shù)和開發(fā)中后期剩余油分布規(guī)律,既是制約油氣勘探開發(fā)效率的最重要因素,也是國際研究的前沿課題和熱點。
針對中國沉積盆地多期疊加與改造、油氣成藏條件復(fù)雜以及開發(fā)難度大的特點,本學科研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出如下發(fā)展態(tài)勢:①從盆地動力學背景分析油氣藏形成條件;②隱蔽油氣藏的成藏機制和分布模式成為研究熱點;③中國南方海相碳酸鹽巖成為油氣勘探可能取得重大突破的新領(lǐng)域;④油氣藏的調(diào)整改造和保存機制成為制約復(fù)雜疊合盆地油氣勘探的重大難題;⑤從儲層流體流動單元、儲層構(gòu)型及四維動態(tài)模型等方面揭示剩余油形成機制與分布模型日益重要。
當今世界石油工業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn),復(fù)雜地層巖性與深層油氣藏、疊合盆地及海洋深水領(lǐng)域(>2.0 km)的油氣勘探等成為中國未來主要的油氣勘探和儲量增長的主要領(lǐng)域。同時,致密油、致密氣、煤層氣、頁巖氣、頁巖油、天然氣水合物等將成為中國能源研究與勘探的重要領(lǐng)域[29]。作為一個應(yīng)用基礎(chǔ)研究學科,中國石油大學“礦產(chǎn)普查與勘探”國家重點學科以油氣地質(zhì)與勘探研究為核心和特色,學科的發(fā)展與石油工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān),適應(yīng)石油工業(yè)發(fā)展的需求、解決勘探實踐中遇到的各種難題成為本學科的總體發(fā)展趨勢與目標。
“十二五”至”十三五“期間,本學科將在“疊合盆地油氣藏形成、改造和再富集機制”、“復(fù)雜油氣藏描述和剩余油分布預(yù)測技術(shù)”等方向研究的基礎(chǔ)上,將“非常規(guī)油氣資源”列為重要攻關(guān)方向,著力開展非常規(guī)油氣資源形成與分布的研究,重點開展致密砂巖氣、頁巖油氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源的形成、成藏與分布評價等方面的科學研究。
中國石油大學“礦產(chǎn)普查與勘探”國家重點學科突出油氣勘探特色,注重內(nèi)涵發(fā)展,建設(shè)成效顯著,發(fā)展態(tài)勢良好。近10年來在油氣地質(zhì)與勘探領(lǐng)域取得了創(chuàng)新性成果,構(gòu)筑起了承擔國家重大科學任務(wù)的學科平臺,形成了善于攻關(guān)的科研團隊,培養(yǎng)出高水平的人才,提高了國際學術(shù)影響力;已經(jīng)成為中國油氣地質(zhì)理論與勘探技術(shù)方面科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)與學術(shù)交流的重要基地。
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